高強高導電7000系鋁合金棒材制備工藝與組織性能研究.pdf

1、本文針對大功率器件用高強高導電鋁合金螺桿材料的國產化需求，在分析俄羅斯進口集流拉桿原品材料（簡稱原品材料）成分、組織和性能的基礎上，結合實驗室研究及工業(yè)化生產試制，確定了高強高導電Al-Zn-Mg-Cu鋁合金棒材的成分控制范圍，開展了合金圓錠熔鑄、均勻化熱處理、擠壓變形、固溶淬火、低殘余應力控制及時效熱處理等制備工藝的系統研究，并利用OM、SEM、TEM、XRD、DSC等分析手段與各種性能評價測試手段，探討了高強高導鋁合金棒材制備工藝－

2、組織－性能之間的相互關系。
　　研究結果表明：合金的主成分控制范圍為：Zn:6.0~6.4wt％，Mg:2.0~2.3wt%，Cu:1.6~1.9wt%，Cr:0.1~0.2wt%，Mn:0.2~0.4wt%。合金的鑄態(tài)組織呈枝晶結構，在枝晶之間為層片狀的非平衡共晶組織：α(Al)+AlZnMgCu四元相，并存在少量的富Fe相；半連續(xù)鑄造得到的圓錠外形規(guī)則、內部組織均勻、析出相數量少且尺寸細??；經過460~470℃/24h均勻化熱

3、處理后，合金中AlZnMgCu四元相回溶于基體，殘留有一定數量的富Fe相；在錠坯完成均勻化熱處理進行冷卻的過程中，合金中脫溶析出了大量的小尺寸的MgZn2相。
　　通過熱模擬試驗研究，并結合實際生產經驗，確定了合金棒材適宜的擠壓溫度為380~430℃、擠壓筒溫度為400~450℃，擠壓速度為0.1~0.3mm/s、擠壓比為17.8，獲得了外觀良好、內部組織均勻的高品質擠壓棒材；采用單級固溶處理即可使合金獲得良好的固溶效果，固溶處理

4、工藝為：470~475℃，75min。固溶淬火后，通過采用拉矯和輥矯相結合、輥矯換向矯直的矯直方式，實現了合金棒材低殘余應力的控制，并保證了材料的平直度。
　　通過開展多種時效工藝研究，確定采用三級時效工藝（120℃/22h+170℃/90min，水冷+120℃/20h）處理，時效處理后，合金晶界析出相發(fā)生部分斷開、呈鏈狀分布，晶內析出相以GPII區(qū)和η'相為主、呈細小彌散分布，合金獲得了比較理想的晶界和晶內組織匹配，可實現合金高

5、強度-高電導率-耐蝕性等的有效調控，能夠完全滿足材料高強高導的性能匹配要求。
　　經與原品材料進行對比，研制材料的成分與微觀組織與其基本一致，研制材料的極限抗拉強度、屈服強度、伸長率、電導率、熱導率分別達到658~665MPa、620~628MPa、11.1~12.2%、19.2~19.7MS/m、146~150W/(m.K)以上，耐蝕性能與原品材料相當，研制材料的強度-電導率性能匹配明顯略優(yōu)于原品材料，表現出了優(yōu)越性，用其加工的